Mjerenje protoka određuje brzinu ili ukupnu količinu tekućine, plina ili pare koja se kreće kroz proces. Odabir pravog mjerača protoka zahtijeva više od usklađivanja instrumenta s nominalnim promjerom cijevi. Potrebna mjerna varijabla, svojstva tekućine, minimalni i maksimalni protok, raspored instalacije, gubitak tlaka, definicija točnosti, uvjeti održavanja i ukupni troškovi životnog ciklusa moraju se procijeniti.
Praktično pravilo odabira je jednostavno: prvo definirajte što se mora mjeriti, zatim eliminirajte tehnologije koje ne mogu podnijeti tekućinu ili instalaciju, a tek onda usporedite veličinu mjerača, performanse, rezultate i cijenu. širokaproizvodni asortiman industrijskih mjerača protokaje koristan tek nakon što su uspostavljeni ovi procesni uvjeti.
Brzi odgovor:Koristite magnetski mjerač za mnoge vodljive tekućine, stezaljku-na ultrazvučnom mjeraču kada se cijev ne može rezati, vrtložni ili diferencijalni{1}}sustav tlaka za mnoge primjene pare, termalni mjerač mase za odgovarajuće čiste plinove, turbinski mjerač za čiste tekućine niske-viskoznosti i mjerač pozitivnog-pomasa za mnoge čiste viskozne tekućine. Ovo su početne točke, a ne konačni odabiri.
Što je mjerenje protoka?
Mjerenje protoka opisuje koliko brzo se tekućina kreće kroz definirani dio ili koliko tekućine prolazi tijekom određenog razdoblja. Industrijska postrojenja koriste ove informacije za kontrolu procesa, doziranje kemikalija, praćenje energije, zaštitu opreme, izvješćivanje o proizvodnji, dodjelu komunalnih usluga, otkrivanje curenja i komercijalni prijenos.
Kompletan mjerni sustav može uključivati primarni senzor, odašiljač, lokalni zaslon, totalizator, kompenzaciju tlaka ili temperature, zapisivač podataka i vezu s PLC-om, DCS-om, BMS-om, EMS-om ili SCADA platformom.
Fizičko mjerilo je samo jedan dio kvalitete mjerenja. Stanje tekućine, instalacija cijevi, konfiguracijski podaci, referenca kalibracije i skaliranje-kontrolnog sustava mogu utjecati na konačni rezultat. NIST proučava principe rada mjerača protoka i performanse pod različitim tekućinama, temperaturama, pritiscima, brzinama protoka i uvjetima instalacije kroz svojeprogrami mjeriteljstva protoka.
Što mjeri mjerač protoka?
Volumetrijski protok
Volumetrijski protok je volumen koji prolazi kroz cijev po jedinici vremena. Uobičajene jedinice uključuju kubične metre po satu, litre po minuti, galone po minuti i kubične stope po minuti.
Za potpuno napunjenu kružnu cijev:
Q = A × v
- Qje volumetrijska brzina protoka.
- Aje područje unutarnje cijevi.
- vje prosječna brzina tekućine.
Tehnologije-temeljene na brzini kao što su magnetski, ultrazvučni, vrtložni i turbinski mjerači koriste izmjerenu brzinu protoka ili srodni fizički odgovor za izračunavanje volumetrijskog protoka. Stoga unutarnji promjer cijevi mora biti točan.
Maseni protok
Maseni protok mjeri stvarnu masu prenesenu po jedinici vremena. Često je korisniji od volumena kada vrijednost proizvoda, formulacija, izgaranje, bilanca materijala ili izračuni energije ovise o količini materijala, a ne o prostoru koji zauzima.
Maseni protok može se povezati s volumenom i gustoćom:
ṁ = ρ × Q
- ṁje maseni protok.
- ρje gustoća tekućine.
- Qje volumetrijska brzina protoka.
Coriolisovi mjerači izravno mjere maseni protok. Drugi sustavi mogu izračunati maseni protok iz volumetrijskih podataka o protoku, tlaku, temperaturi, gustoći ili sastavu.
Brzina protoka
Brzina opisuje koliko se brzo tekućina kreće kroz cijev. Važno je za dimenzioniranje mjerača jer preniska brzina može smanjiti kvalitetu signala ili omogućiti taloženje krutih tvari, dok pretjerana brzina može povećati gubitak tlaka, buku, eroziju ili vibracije.
Ukupni protok
Trenutačni protok pokazuje koliko se brzo tekućina kreće u sadašnjem trenutku. Ukupni protok akumulira izmjerenu količinu tijekom vremena.
Zbrajanje je obično potrebno za:
- Šaržno punjenje
- Potrošnja vode
- Dostava goriva
- Energetsko računovodstvo
- Izvještavanje o proizvodnji
- Naplata komunalnih usluga
Stvarni protok plina i standardni protok plina
Volumen plina značajno se mijenja s tlakom i temperaturom. Stvarni volumetrijski protok opisuje volumen pod stvarnim uvjetima linije. Standardni protok pretvara taj volumen u definiranu referentnu temperaturu i tlak.
Specifikacija protoka plina stoga treba sadržavati:
- Je li vrijednost stvarna ili standardizirana
- Referentna temperatura
- Referentni tlak
- Je li tlak apsolutni ili nadtlak
- Očekivani sastav plina
- Je li plin suh ili sadrži vlagu
Bez definiranih referentnih uvjeta, dva instrumenta mogu prijaviti različite volumetrijske vrijednosti čak i kada ista masa plina prolazi kroz cijev.
Mjerenje protoka u zatvorenoj-cijevi i otvorenom-kanalu
Većina industrijskih mjerača protoka dizajnirana je za zatvorene cijevi koje ostaju potpuno pune i rade pod pritiskom. Sustavi s-otvorenim kanalima imaju slobodnu površinu tekućine i zahtijevaju drugačiji pristup mjerenju.
Protok u-otvorenom kanalu često se određuje mjerenjem razine tekućine uzvodno od hidrauličke strukture kao što je ustava ili žlijeb i pretvaranjem te razine u protok. Geometrija, uvjeti prilaza uzvodno, potapanje nizvodno, lokacija senzora razine i održavanje kanala utječu na točnost. Američka agencija za zaštitu okoliša daje smjernice omjerenje protoka na mjestima ispusta otpadnih voda.
Nemojte primjenjivati pretpostavke zatvorene-cijevi na djelomično ispunjenu kanalizaciju, odvodne kanale, žlijebove ili brane. Mjerač protoka-tekućine postavljen na cijev i sustav otvorenog{3}}kanala-na-protok rješavaju različite probleme mjerenja.
Matrica odabira brzog mjerača protoka
| Stanje procesa | Tehnologije za uži izbor | Važna izuzeća ili provjere |
|---|---|---|
| Potreban je izravni maseni protok ili gustoća | Coriolis | Provjerite gubitak tlaka, veličinu voda, vibracije, uvlačenje plina, instalacijsko opterećenje i cijenu |
| Vodljiva voda, otpadna voda, kemikalija ili gnojnica | Elektromagnetski | Isključite nevodljive tekućine, plinove i paru; provjerite puno{0}}stanje cijevi, uzemljenje, košuljicu i elektrode |
| Cijev se ne može rezati niti se proces ne može zaustaviti | Stezaljka-na ultrazvuku | Provjerite materijal cijevi, oblogu, debljinu stjenke, akustični put, mjehuriće, krute tvari i ravnu cijev |
| Komunalne usluge pare ili čistih postrojenja | Vrtložni ili diferencijalni tlak | Provjerite niske-protoke, stanje pare, vibracije, kompenzaciju i trajni gubitak tlaka |
| Čisti komprimirani zrak ili industrijski plin | Toplinska masa, vrtlog, diferencijalni tlak ili ultrazvuk | Provjerite sastav plina, vlagu, tlak, stvarno-u odnosu na-standardno izvješćivanje i profil instalacije |
| Čista tekućina niske-viskoznosti s brzim odzivom | Turbina | Isključite prljave tekućine i pregledajte istrošenost ležaja, promjenu viskoznosti, filtraciju i ravnu cijev |
| Čista viskozna tekućina ili slab protok tekućine | Pozitivni pomak ili mjerač brzina | Provjerite čestice, gubitak tlaka, podmazivanje, kompatibilnost materijala i održavanje pokretnih-dijelova |
| Jednostavna lokalna indikacija bez vanjskog napajanja | Varijabilni-mjerač površine | Provjerite orijentaciju ugradnje, nazivni tlak, točnost očitanja i zahtjeve za daljinski-izlaz |
Glavne vrste mjerača protoka i kako rade
Ultrazvučni mjerači protoka
Anultrazvučni mjerač protokakoristi akustične signale za određivanje brzine tekućine. Instrumenti-tranzitnog vremena uspoređuju vrijeme putovanja signala koji se kreću uz i protiv toka. Doppler instrumenti mjere pomak frekvencije signala reflektiranih od suspendiranih čestica ili mjehurića plina.
Tehnologija tranzitnog-vremena obično odgovara tekućinama koje mogu odašiljati stabilan zvučni signal. Doppler tehnologija zahtijeva dovoljno reflektora i ne treba je tretirati kao izravnu zamjenu za mjerenje-tranzitnog vremena.
Ultrazvučni sustavi mogu biti:
- Pričvrstite-na:Senzori se postavljaju izvan cijevi bez prodiranja u proces.
- Umetanje:Senzori ulaze u cijev kroz procesne priključke.
- Umetnuto:Akustični put ugrađen je u namjensko tijelo mjerača.
- Jedna-staza ili višestaza:Dodatne staze mogu pružiti više informacija o profilu brzine.
Ultrazvučno mjerenje je privlačno za velike cijevi, hladnu vodu, privremena istraživanja, energetske preglede i projekte rekonstrukcije. Njegova izvedba ovisi o točnim dimenzijama cijevi, ispravnom razmaku sonde, prikladnom spoju, stabilnim uvjetima tekućine i reprezentativnom profilu protoka.
Objavljena točnost mjerača nije jedino razmatranje. Podaci o cijevima, položaj senzora, kvaliteta signala, stanje zidova, obloge, mjehurići i temperatura mogu utjecati na instalirane performanse. Detaljnije objašnjenje dostupno je u vodiču zatočnost ultrazvučnog mjerača protoka.
Elektromagnetski mjerači protoka
Anelektromagnetski mjerač protoka, koji se naziva i magnetski mjerač protoka ili magmetar, primjenjuje magnetsko polje preko izolirane mjerne cijevi. Vodljiva tekućina koja se kreće kroz polje stvara napon koji je proporcionalan brzini.
Magnetski mjerači široko se razmatraju za vodljivu vodu, otpadnu vodu, kiseline, lužine, kaše, vodu za hlađenje i mnoge procesne tekućine. Otvorena mjerna cijev nema rotirajuću prepreku i obično proizvodi mali trajni gubitak tlaka.
Treba ih isključiti kada je medij plin, para ili nevodljiva tekućina. Odabir također mora uzeti u obzir:
- Minimalna vodljivost tekućine
- Puni-uvjeti cijevi
- Električno uzemljenje ili referentne elektrode
- Kompatibilnost obloge i elektrode
- Abrazija od suspendiranih krutih tvari
- Naslage premaza, kamenca ili elektroda
- Detekcija-prazne cijevi
- Brzina potrebna za ograničenje slijeganja
Vrtložni mjerači protoka
A vrtložni mjerač protokastavlja blef tijelo u tok. Izmjenični vrtlozi formiraju se nizvodno, a njihova učestalost odlijevanja povezana je s brzinom tekućine.
Vortex mjerači uobičajeni su kandidati za paru, čiste plinove, komprimirani zrak i čiste tekućine. Ne sadrže rotirajući rotor, ali tjemeno tijelo stvara prepreku i određeni trajni gubitak tlaka.
Odabir treba pregledati:
- Minimalni Reynoldsov broj i upotrebljivi niski{0}}raspon protoka
- Vibracija cijevi
- Pulsirajući protok
- Zasićena ili pregrijana para
- Vlažna para i kondenzat
- Kompenzacija tlaka i temperature
- Uzvodni poremećaji
Vrtložni mjerač dimenzioniran samo za vršnu potražnju za parom može izgubiti stabilan signal tijekom rada s-niskim opterećenjem. Normalni i minimalni protok pare često su važniji od maksimalnog mehaničkog kapaciteta.
Termički mjerači protoka mase
A termički mjerač masenog protokamjeri toplinu prenesenu sa zagrijanog osjetnog elementa na pokretni plin. Odziv gubitka-topline povezan je s masenim protokom plina.
Mjerači toplinske mase često se koriste za komprimirani zrak, dušik, bioplin, zrak za prozračivanje, plin plamenika i distribuciju plina. Oni mogu pružiti izravnu indikaciju mase-protoka bez zasebnog izračuna tlaka i temperature kada pretpostavke o plinu i kalibraciji ostaju važeće.
Važna ograničenja uključuju:
- Promjene u sastavu plina
- Mokri plin ili kondenzacija
- Kontaminacija senzora
- Neispravna dubina umetanja
- Iskrivljenje-profila protoka
- Razlike između kalibracijskog plina i procesnog plina
Ministarstvo energetike SAD-a raspravlja o mjerenju i praćenju kao dijelu poboljšanja performansi industrijskog-sustava komprimiranog zraka u svojimknjiga izvora komprimiranog zraka.
Turbinski mjerači protoka
A turbinski mjerač protokapostavlja rotor s lopaticama u struju. Brzina rotora se pretvara u frekvencijski ili pulsni signal povezan s brzinom protoka.
Turbinski mjerači mogu pružiti brz odziv i dobru ponovljivost za čiste tekućine niske-viskoznosti. Manje su prikladni za prljave tekućine, velike čestice, nestabilnu viskoznost ili primjene gdje se ne može tolerirati trošenje ležajeva.
Provjerite filtraciju, podmazivanje, materijale rotora, stanje ležaja, minimalnu brzinu, ravnu cijev i učinak viskoznosti na faktor mjerača. Odnos između viskoznosti i ponašanja instrumenta dodatno je objašnjen u ovom pregleduviskoznost tekućine i performanse mjerača protoka.
Mjerač protoka zapremine i zupčanika
Mjerači-pozitivnog pomaka razdvajaju tekućinu u opetovano mjerene volumene. Ovalni-oprema i ostalomjerači protoka zupčanikakoristiti pokretne unutarnje elemente za generiranje volumetrijskog izlaza.
Često su u užem izboru za čista ulja, goriva, smole, sirupe, maziva i druge viskozne tekućine, posebno tamo gdje je važan nizak-protok.
Treba ih pažljivo pregledati na krutine, kristalizaciju, gubitak tlaka, mehaničko trošenje, podmazivanje i čišćenje. Tekućina koja prekriva ili blokira mjerne elemente može uzrokovati zanošenje ili potpuno začepljenje.
Diferencijalno-mjerenje protoka tlaka
Sustavi protoka diferencijalnog-tlaka koriste primarni element kao što je ploča s otvorom, Venturijeva cijev, mlaznica, klinasti mjerač ili Pitotova cijev za određivanje prosjeka. Ograničenje mijenja brzinu i stvara razliku tlaka koja se mjeri atransmiter diferencijalnog tlaka.
Pojedinačne primarne elemente ne treba tretirati kao identične. Razlikuju se po gubitku tlaka, duljini ugradnje, toleranciji na onečišćenje, cijeni, smanjenju i zahtjevima za održavanje.
DP sustavi mogu mjeriti tekućine, plinove i paru, ali kompletan sustav također može zahtijevati:
- Kompenzacija tlaka i temperature
- Impulsne cijevi ili udaljene brtve
- Ispravna orijentacija slavine
- Posude za kondenzat na pari
- Podaci o gustoći
- Vađenje kvadratnog-korijena
- Provjera blokiranih ili curenja impulsnih vodova
Coriolis i varijabilni-metar površine
Coriolisovi mjerači koriste vibrirajuće mjerne cijevi i otkrivaju faznu razliku koja nastaje kada masa teče kroz oscilirajuću strukturu. Oni su jaki kandidati kada je potreban izravan maseni protok, gustoća, doziranje ili visoka ponovljivost, ali moraju se procijeniti gubitak tlaka, uvlačenje plina, vibracije, naprezanje cijevi, veličina, težina i cijena.
Varijabilni-mjerači površine koriste plovak u konusnoj cijevi. Oni pružaju jednostavnu lokalnu indikaciju i možda ne zahtijevaju vanjsko napajanje, ali nude manje automatizacije i obično imaju restriktivnije zahtjeve za orijentaciju i očitavanje.
Kako odabrati pravi mjerač protoka?
Korak 1: Definirajte cilj mjerenja
Započnite s poslovnim ili procesnim razlogom za mjerenje protoka. Mjerač koji se koristi za opće praćenje trendova ne treba iste performanse, sljedivost, redundanciju ili plan verifikacije kao onaj koji se koristi za skrbnički prijenos ili formulaciju.
Uobičajeni ciljevi uključuju:
- Kontrola procesa
- Šaržno punjenje
- Kemijsko doziranje
- Praćenje komunalnih usluga
- Balansiranje energije
- Otkrivanje curenja
- Zaštita opreme
- Regulatorno izvješćivanje
- Komercijalni prijenos
Također odlučite je li traženi izlaz maseni protok, stvarni volumen, standardni volumen, brzina, toplinska energija ili akumulirani ukupni iznos.
Korak 2: Karakterizirajte tekućinu
Dokumentirajte stvarni procesni medij umjesto korištenja općeg opisa kao što je "voda" ili "plin".
- Tekućina, plin, para, suspenzija ili višefazno stanje
- Gustoća i očekivana promjena gustoće
- Viskoznost na minimalnoj i maksimalnoj temperaturi
- Električna vodljivost
- Kemijski sastav
- Korozivnost
- Koncentracija krutih tvari i veličina čestica
- Uvučeni plin ili mjehurići
- Vlaga ili kondenzacija
- Prevlačenje, ljuštenje, polimerizacija ili kristalizacija
- Higijenska, toksična ili opasna svojstva
Tehnologija bi trebala biti uklonjena iz užeg izbora čim tekućina prekrši temeljni mjerni zahtjev. Na primjer, magnetski mjerač ne treba uzeti u obzir nevodljivo ulje, a standardni turbinski mjerač ne treba uzeti u obzir abrazivni mulj.
Korak 3: Uspostavite potpunu ovojnicu protoka
Zabilježite minimalni, normalni i maksimalni kontinuirani protok. Također uključuje pokretanje, isključivanje, čišćenje, ispiranje, obrnuti protok, sezonsku potražnju i buduće širenje.
Nemojte odabrati mjerač samo zato što njegov objavljeni maksimalni protok premašuje maksimum procesa. Normalna radna točka i performanse niskog-protoka određuju hoće li mjerač dati korisna očitanja tijekom većeg dijela svog radnog vijeka.
Korak 4: Dimenzionirajte mjerač koristeći protok, a ne samo promjer cijevi
Procesna cijev i mjerač protoka ne trebaju uvijek isti nazivni promjer. Smanjena veličina mjerača može poboljšati brzinu i nizak-protok, ali reduktori mogu povećati gubitak tlaka i promijeniti profil protoka.
Ilustrativni primjer veličine:Razmotrite nazivnu vodovodnu cijev od 300 mm s pretpostavljenim unutarnjim promjerom od 0,30 m.
- Pri 60 m³/h, približna brzina je 0,24 m/s.
- Pri 180 m³/h, približna brzina je 0,71 m/s.
- Pri 300 m³/h, približna brzina je 1,18 m/s.
Ove brojke ne odabiru mjerač same po sebi. Oni pokazuju zašto minimalni, normalni i maksimalni protok treba pretvoriti u brzinu i provjeriti u odnosu na specificirani radni raspon odabrane tehnologije.
Prije odobravanja veličine brojila zatražite:
- Korisni raspon protoka za odabranu veličinu
- Točnost u traženom rasponu
- Krivulja-gubitka tlaka
- Preporučena ograničenja brzine
- Nizak{0}}ponašanje prekida protoka
- Maksimalno dopušteni uvjeti procesa
Korak 5: Ispravno usporedite definicije točnosti
Točnost iskazana kao postotak očitanja nije ekvivalentna točnosti iskazanoj kao postotak pune skale.
Ilustrativna usporedba:
- Mjerač specificiran na ±0,5% očitanja ima doprinos pogreške od ±0,05 jedinica kada je očitanje 10 jedinica.
- Mjerač specificiran na ±0,5% pune skale od 100 jedinica ima doprinos pogreške od ±0,5 jedinica pri istom očitanju od 10 jedinica.
Druga vrijednost jednaka je 5% niskog-očitanja protoka iako obje podatkovne tablice prikazuju "0,5%." Nulta stabilnost, uvjeti fiksne pogreške, raspon kalibracije i učinci instalacije također se moraju pregledati.
Međunarodno društvo za automatizaciju daje korisnu razliku izmeđutočnost mjerača protoka, ponovljivost i dimenzioniranje.
Korak 6: Pregledajte stvarnu instalaciju
Provjerite mjesto ugradnje prije dovršetka tehnologije.
- Uzvodno i nizvodno ravna cijev
- Koljena, T-kolice, reduktori, pumpe i regulacijski ventili
- Ostaje li cijev za tekućinu potpuno puna
- Vibracija cijevi
- Pulsirajući protok
- Dostupna dužina ugradnje
- Materijal cijevi, obloga, premaz i debljina stijenke
- Pristupačnost za održavanje
- Vanjska izloženost, poplava i temperatura okoline
- Da li je moguće gašenje i rezanje cijevi
- Klasifikacija-opasnih područja
Zahtjevi za ravne-cijevi ovise o mjeraču i vrsti uzvodne smetnje. Opći broj ne smije zamijeniti odabrane upute proizvođača. Vidi raspravu ouzvodno i nizvodno ravne dijelove cijeviprilikom planiranja instalacije.
Korak 7: Potvrdite materijale, rezultate i usklađenost
Svi namočeni materijali moraju biti kompatibilni s procesnom tekućinom, kemikalijama za čišćenje, tlakom, temperaturom i razinom abrazije.
Pregled:
- Tijelo mjerača i materijali senzora
- Materijali obloga i elektroda
- Brtve i brtve
- Prirubnički ili sanitarni priključak
- Nazivni tlak
- Uvjeti čišćenja i sterilizacije
- Potrebna zaštita od ulaska
- Odobrenje-opasnog područja
- Pitka{0}}voda, higijenski, pomorski ili-zahtjevi za prijenos
Potvrdite potrebni signal i komunikacijsko sučelje, uključujući 4–20 mA, puls, frekvenciju, relej, HART, Modbus, bilježenje podataka, daljinski prikaz i integraciju-kontrolnog sustava.
Korak 8: Usporedite troškove životnog ciklusa
Nabavna cijena je samo jedan dio troška mjerenja protoka.
| Troškovni element | Pitanja za postavljanje |
|---|---|
| Montaža | Mora li se cijev rezati, variti, ispuštati, čistiti ili zatvoriti? |
| Gubitak tlaka | Hoće li mjerač povećati energiju pumpanja ili kompresije? |
| Puštanje u rad | Zahtijeva li mjerač specijalizirano podešavanje, kondicioniranje protoka ili provjeru na terenu? |
| Održavanje | Ima li pokretnih dijelova, impulsnih vodova, elektroda, osjetnih elemenata ili spojnih površina za pregled? |
| Kalibriranje | Može li se mjerač ukloniti, usporediti na mjestu ili elektronički provjeriti? |
| Procesni rizik | Koja je cijena neispravne serije, neravnoteže, gašenja ili gubitka proizvodnje? |
| Vijek trajanja | Jesu li dostupni rezervni dijelovi, tehnička podrška i zamjenske jedinice? |
Dva primjera odabira rada mjerača protoka
Primjer 1: DN300 rashlađena{2}}vodena rekonstrukcija bez isključivanja
Uvjeti procesa:Velika cijev za{0}}ohlađenu vodu već radi. Postrojenje treba kontinuirano praćenje protoka i energije, ali ne može drenirati ili rezati cijev tijekom normalne proizvodnje.
Početni uži izbor:Stezaljka-na ultrazvučnom i inline magnetskom mjerenju protoka.
Proces odlučivanja:
- Zahtjev bez-gašenja favorizira vanjsku ultrazvučnu instalaciju.
- Inženjer mora potvrditi materijal cijevi, debljinu stijenke, unutarnju oblogu, vanjske uvjete, temperaturu tekućine i dostupnu ravnu cijev.
- Tekućina bi trebala osigurati upotrebljiv akustični put-vrijeme prolaza bez suvišnih mjehurića.
- Ako se mjerenje koristi za izračun energije, također se moraju provjeriti senzori temperature i konfiguracija totalizatora.
- Ako kasnija instalacija zahtijeva veće performanse trajnog mjerenja i isključivanje postane moguće, može se usporediti ugrađeni magnetski mjerač.
Prikladna polazna točka je astezaljka-na ultrazvučnom transmiteru protoka. Konačnu odluku ipak treba potkrijepiti ispitivanjem signala i usporedbomultrazvučno i elektromagnetsko mjerenje protoka.
Primjer 2: Vodljiva otpadna voda koja sadrži suspendirane krutine
Uvjeti procesa:Otpadna voda teče kroz potpuno zatvorenu cijev. Tekućina je vodljiva i sadrži suspendirane krutine. Proces zahtijeva kontinuirani volumetrijski protok i totalizaciju.
Početni uži izbor:Elektromagnetski mjerač protoka, s odabranim ultrazvučnim ili specijaliziranim DP tehnologijama zadržava se samo ako instalacija stvara poseban razlog.
Proces odlučivanja:
- Vodljivost podržava magnetsko mjerenje.
- Otvorenim provrtom izbjegava se rotor ili uski mehanički prolaz.
- Cijev mora ostati puna na mjestu mjerača.
- Obloga mora tolerirati izloženost kemikalijama i abraziju.
- Materijal elektrode mora biti otporan na koroziju i premaz.
- Raspon brzine mora ograničiti taloženje krutih tvari bez stvaranja neprihvatljivog trošenja.
- Uzemljenje i otkrivanje-prazne cijevi treba uključiti u planiranje instalacije.
Točan odgovor nije jednostavno "upotrijebiti magmetar". Veličina mjerača, košuljica, elektrode, uzemljenje, brzina protoka i pristup održavanju moraju biti navedeni za otpadnu vodu.
Odabir mjerača protoka prema primjeni
| Primjena | Uobičajeni uži izbor | Glavni čimbenici odluke |
|---|---|---|
| Čista voda i ohlađena voda | Magnetski ili ultrazvučni | Vodljivost, pristup cijevima, gubitak tlaka, isključivanje, veličina cijevi i zahtjevi za preciznošću |
| Otpadne vode i vodljiva gnojnica | Magnetski, specijalizirani ultrazvučni ili odabrani DP dizajni | Vodljivost, čvrste tvari, abrazija, premaz, puna cijev i taloženje |
| Steam | Vrtložni ili diferencijalni tlak | Kvaliteta pare, nizak-raspon protoka, kompenzacija tlaka i temperature, vibracije i kondenzat |
| Komprimirani zrak | Toplinska masa, vrtlog, DP ili ultrazvuk | Sastav plina, tlak, vlaga, standardni uvjeti, veličina cijevi i potrebno smanjenje |
| Čisto gorivo niske{0}}viskoznosti | Turbina, istisnina, Coriolis ili ultrazvučni | Stabilnost viskoznosti, čistoća, potrebna masa ili volumen, gubitak tlaka i komercijalna točnost |
| Viskozno ulje, smola ili sirup | Pozitivni pomak, zupčanik ili Coriolis | Raspon viskoznosti, čestice, zagrijavanje, gubitak tlaka, čišćenje i zahtjevi za niskim-protokom |
| Doziranje i doziranje kemikalija | Coriolis, magnetski, pozitivni pomak ili turbina | Potrebna masa ili volumen, veličina serije, kemijska kompatibilnost, vrijeme odziva i ponovljivost |
| Prehrambena i farmaceutska prerada | Higijenski Coriolis, magnetski, turbinski ili pozitivni pomak | Ocijedivost, mogućnost čišćenja, završna obrada površine, sanitarni priključci, viskoznost proizvoda i sljedivost |
Problemi s instalacijom koji utječu na mjerenje protoka
Mjerač visokih-specifikacija još uvijek može imati loše rezultate kada instalacija ne odgovara principu mjerenja.
| Uočeni problem | Mogući uzroci | Preporučene provjere |
|---|---|---|
| Nestabilno očitavanje pri nultom protoku | Vibracije, kretanje plina, električni šum, ventil koji curi, netočna postavka nule ili dvo{0}}fazna tekućina | Potvrdite stvarni nulti protok, pregledajte vibracije, provjerite uzemljenje i pregledajte postupak nulte razine |
| Slab ultrazvučni signal | Netočni podaci o cijevima, loše spajanje, neodgovarajući razmak senzora, unutarnja obloga, korozija, mjehurići ili prekomjerna količina krutih tvari | Provjerite dimenzije cijevi, ponovno montirajte senzore, pregledajte spojnicu, pregledajte kvalitetu signala i testirajte drugu lokaciju |
| Izlaz magnetskog mjerača varira | Djelomično ispunjena cijev, loše uzemljenje, premaz elektrode, mjehurići plina ili nestabilna vodljivost | Provjerite punjenje cijevi, prstenove za uzemljenje, stanje elektroda, orijentaciju instalacije i alarm za-prazne cijevi |
| Vortex mjerač gubi signal pri niskom zahtjevu | Protok ispod upotrebljivog raspona, mokra para, pulsiranje, vibracija ili prevelik mjerač | Usporedite stvarni nizak protok s ograničenjem mjerača i pregledajte veličinu, stanje pare i vibracije |
| Turbinski mjerač postupno pomiče | Istrošenost ležaja, onečišćenje, promjena viskoznosti, oštećeni rotor ili neadekvatna filtracija | Provjerite pokretne dijelove, usporedite faktor mjerača, provjerite viskoznost i pregledajte filtraciju |
| DP protok veći je ili manji od očekivanog | Blokiran impulsni vod, curenje, netočno vađenje kvadratnog-korijena, pogrešna gustoća, oštećen primarni element ili obrnuti spojevi | Pregledajte slavine i impulsne vodove, provjerite konfiguraciju odašiljača i provjerite kompenzacijske ulaze |
Točnost, ponovljivost, smanjenje i instalirana izvedba
Točnost
Točnost opisuje blizinu referentne vrijednosti pod određenim uvjetima. Uvijek provjerite temelji li se specifikacija na očitanju, punoj skali, kalibriranom rasponu ili kombiniranoj formuli.
Ponovljivost
Ponovljivost opisuje koliko dosljedno mjerač daje isti rezultat u nepromijenjenim uvjetima. Mjerač može biti vrlo ponovljiv, ali dosljedno pomaknut od stvarne reference.
Odbijanje
Skretanje je omjer između definiranog maksimalnog i minimalnog mjerljivog protoka. Veliko objavljeno smanjenje ne dokazuje da će se zahtijevana točnost održati na minimumu procesa.
Instalirana točnost
Instalirana izvedba može uključivati više od laboratorijskih specifikacija mjerača. Ovisno o sustavu, dodatni učinci mogu proizaći iz:
- Dimenzije cijevi
- Iskrivljenje-profila protoka
- Senzori tlaka i temperature
- Podaci o gustoći ili sastavu
- Pretvorba signala
- Skaliranje odašiljača
- Referenca kalibracije
- Ponovljivost
- Instalacija i uvjeti okoline
Za kritičnu primjenu, tražite očekivanu nesigurnost kompletnog mjernog sustava umjesto da se oslanjate samo na točnost glavnog senzora.
Kalibracija, verifikacija i mjerna nesigurnost
Kalibriranje
Kalibracija uspoređuje mjerač sa sljedivom referencom pod definiranim uvjetima i bilježi odnos između naznačenih i referentnih vrijednosti. To može rezultirati prilagodbom, faktorom korekcije, novim faktorom mjerača ili potvrdom o kalibraciji.
NIST održavanacionalni standardi protoka tekućine-te pruža usluge kalibracije mjerača protoka na temelju volumetrijskih i gravimetrijskih referenci.
Za planiranje-na razini web-lokacije pregledajte praktične korake uključene ukalibracija mjerača protoka, uključujući referentnu metodu, uvjete procesa, ispitne točke i kriterije prihvaćanja.
Provjera
Verifikacijom se provjerava nastavlja li instalirano brojilo raditi unutar očekivanog stanja. Može koristiti prijenosni referentni mjerač, ugrađenu-dijagnostiku, električne provjere, nulte testove, balans procesa ili usporedbu s drugim instrumentom.
Verifikacija je korisna za praćenje stanja, ali nije automatski ekvivalentna sljedivoj laboratorijskoj kalibraciji.
Mjerna nesigurnost
Mjerna nesigurnost kombinira značajne čimbenike koji utječu na prijavljeni rezultat. Relevantni doprinosi ovise o mjernom modelu i mogu uključivati referentni standard, ponovljivost, svojstva tekućine, dimenzije cijevi, uvjete okoline, tlak, temperaturu, obradu signala i instalaciju.
ISO 5168utvrđuje opća načela i postupke za procjenu nesigurnosti protoka fluida ili količine.
Što je s višefaznim protokom?
Višefazni tok sadrži više od jedne faze, kao što je plin u tekućini, tekućina u plinu, ulje i voda ili krutine koje se prenose u tekućini. Standardni jedno{1}}fazni mjerači mogu proizvesti nestabilne ili pristrane rezultate jer se gustoća tekućine, akustični put, profil brzine i raspodjela faza neprestano mijenjaju.
Male količine uvučenog plina već mogu utjecati na Coriolisova, ultrazvučna, magnetska i DP mjerenja na različite načine. Ozbiljni ili namjerno višefazni procesi mogu zahtijevati specijalizirane instrumente, separatore, mjerenja-udjela faza ili-kalibraciju specifičnu za aplikaciju.
Nemojte opisivati konvencionalni mjerač kao prikladan za višefazni protok bez definiranja:
- Prisutne faze
- Očekivani fazni udjeli
- Režim strujanja
- Tlak i temperatura
- Potreban izlaz
- Prihvatljiva neizvjesnost
- Mora li rezultat biti ukupni protok ili pojedinačni fazni protok
Uobičajene pogreške pri odabiru mjerača protoka
| Pogreška | Zašto ne uspijeva | Bolji pristup |
|---|---|---|
| Odabir prema nominalnoj veličini cijevi | Promjer cijevi ne definira minimalni, normalni ili maksimalni protok | Odredite mjerač prema kompletnoj ovojnici protoka i rasponu brzina |
| Korištenje samo maksimalnog protoka | Mjerač može biti nestabilan tijekom normalne ili minimalne potražnje | Provjerite točnost i kvalitetu signala na Qmin, Qnormal i Qmax |
| Kupnja najveće točnosti naslova | Definicija točnosti možda neće odgovarati stvarnom radnom rasponu | Usporedite postotak očitanja, izraze pune-ljestvice, nultu stabilnost i instalirane efekte |
| Ignoriranje gubitka tlaka | Mjerilo može povećati potrošnju energije ili smanjiti kapacitet procesa | Zatražite krivulju-gubitka tlaka pri stvarnim uvjetima tekućine i protoka |
| Zanemarujući varijacije tekućine | Promjene u viskoznosti, gustoći, vodljivosti, sastavu ili vlazi mogu promijeniti performanse | Definirajte minimalna, normalna i maksimalna svojstva fluida |
| Pod pretpostavkom da su svi rasporedi instalacije ekvivalentni | Koljena, ventili, pumpe, djelomično napunjene cijevi i vibracije različito utječu na tehnologije | Pregledajte stvarni crtež cjevovoda i priručnik za ugradnju prije naručivanja |
| Tretiranje kalibracije i verifikacije kao isto | Funkcionalna provjera ne uspostavlja uvijek sljedivu točnost | Definirajte potrebne dokaze, reference, ispitne točke i granice prihvatljivosti |
| Ignoriranje pristupa održavanju | Odgovarajući mjerač može postati skup ili nesiguran za provjeru | U odabir uključite izolaciju, uklanjanje, čišćenje, dijagnostiku i pristup-rezervnim dijelovima |
Kontrolni popis zahtjeva za ponudu mjerača protoka
Pripremite sljedeće podatke prije nego što od dobavljača zatražite odabir i veličinu mjerača:
- Naziv i sastav tekućine
- Tekućina, plin, para, suspenzija ili višefazno stanje
- Potreban maseni protok, volumetrijski protok, brzina, energija ili ukupni izlaz
- Minimalni, normalni i maksimalni protok
- Pokretanje, ispiranje, čišćenje ili obrnuti protok
- Radni i proračunski tlak
- Radna i proračunska temperatura
- Raspon gustoće i viskoznosti
- Električna vodljivost gdje je relevantno
- Čvrste tvari, čestice, mjehurići, vlaga ili sklonost premazivanju
- Veličina cijevi, raspored, materijal, obloga i debljina stijenke
- Dostupna ravna cijev i priključci u blizini
- Orijentacija instalacije i puno{0}}stanje cijevi
- Zahtijevana točnost, ponovljivost, vrijeme odziva i smanjenje
- Prihvatljivi trajni gubitak tlaka
- Zahtjevi vezani-za -materijale i proces-postupke
- Napajanje, izlazi, komunikacije i zaslon
- Ekološka, opasna-područja, higijenska ili druga odobrenja
- Zahtjevi za kalibraciju, sljedivost i verifikaciju
- Ograničenja troškova gašenja, održavanja i-životnog ciklusa
Potpuni procesni podaci omogućuju dobavljaču da preporuči tehnologiju, veličinu mjerača, materijale senzora, konfiguraciju pretvornika, način instalacije i plan provjere. Za podnošenje ovih uvjeta na tehnički pregled, koristiteobrazac za upit za mjerač protoka.
Često postavljana pitanja
P: Koji mjerač protoka je najbolji za vodu?
O: Magnetski mjerači jaki su kandidati za vodljivu vodu u punim cijevima. Ultrazvučni mjerači često se preferiraju za velike cijevi, privremena istraživanja, naknadne instalacije i primjene gdje je rezanje cijevi nepoželjno. Odluka ovisi o vodljivosti, pristupu cijevi, mjehurićima, krutim tvarima, gubitku tlaka i potrebnoj točnosti.
P: Koji je mjerač protoka najbolji za paru?
O: Vortex i diferencijalni{0}}tlačni sustavi uobičajeni su izbori. Odabir ovisi o zasićenoj ili pregrijanoj pari, malom-protoku opterećenja, kondenzatu, vibracijama, kompenzaciji tlaka i temperature, ravnoj cijevi i gubitku tlaka.
P: Koji mjerač je prikladan za nizak protok?
O: Odgovor ovisi o vrsti tekućine. Mjerači-pozitivnog pomaka i Coriolisovi mjerači često se uzimaju u obzir za nizak protok tekućine, dok mjerači toplinske mase mogu biti prikladni za nizak protok plina. Mjerač mora biti dimenzioniran oko stvarnog minimalnog protoka, a ne promjera procesne cijevi.
P: Može li jedan mjerač protoka mjeriti i tekućine i plinove?
O: Neki Coriolisovi, ultrazvučni, vrtložni i-diferencijalni tlakovi mogu se konfigurirati za tekućine ili plinove. To ne znači da se jedna konfiguracija može premještati između tekućina bez novog dimenzioniranja, postavljanja i provjere.
P: Kada bih trebao koristiti stezaljku-na ultrazvučnom mjeraču protoka?
O: Koristite ga kao jakog kandidata kada se proces ne može zaustaviti, cijev se ne može rezati, mora se izbjeći gubitak tlaka, mora se spriječiti kontaminacija ili je potrebno privremeno mjerenje. Potvrdite podatke o cijevi, akustične uvjete, profil protoka i kvalitetu signala prije nego što to tretirate kao konačno rješenje.
P: Koliko često treba kalibrirati mjerač protoka?
O: Ne postoji jedinstveni interval za svaku aplikaciju. Interval bi trebao odražavati rizik procesa, regulatorne zahtjeve ili zahtjeve kvalitete, povijesno pomicanje, ozbiljnost tekućine, povijest održavanja, dijagnostiku instrumenta i trošak netočnog očitanja.
P: Daje li veći mjerač protoka širi korisni raspon?
O: Ne nužno. Veći provrt smanjuje brzinu pri istom protoku i može oslabiti niske-protoke. Odabrana veličina mjerača trebala bi postaviti stvarni radni raspon unutar korisne omotnice performansi.
P: Koja je razlika između senzora protoka i transmitera protoka?
O: Senzor reagira na stanje fizičkog protoka. Odašiljač obrađuje taj signal i daje prikaz, analogni izlaz, puls, alarm, digitalnu komunikaciju ili kompenzirani rezultat. Neki proizvodi kombiniraju obje funkcije u jednom kućištu.
Zaključak
Pouzdano mjerenje protoka počinje zahtjevima procesa, a ne katalogom proizvoda. Prije odabira tehnologije definirajte cilj mjerenja, svojstva tekućine, kompletan raspon protoka, potrebni učinak, uvjete instalacije, materijale, ciljnu učinkovitost, plan kalibracije i troškove životnog ciklusa.
Iskoristite ove uvjete za uklanjanje neprikladnih tehnologija i stvaranje užeg izbora. Zatim usporedite veličinu mjerača, nizak-protok, gubitak tlaka, instaliranu nesigurnost, zahtjeve za održavanjem, komunikacije i podršku dobavljača. Ispravan mjerač protoka nije samo instrument s najvećom objavljenom točnošću. To je instrument koji može dati stabilna, provjerljiva i održiva mjerenja u stvarnim uvjetima procesa.
